EP1064466A1 - Stanzniet - Google Patents

Stanzniet

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EP1064466A1
EP1064466A1 EP00903607A EP00903607A EP1064466A1 EP 1064466 A1 EP1064466 A1 EP 1064466A1 EP 00903607 A EP00903607 A EP 00903607A EP 00903607 A EP00903607 A EP 00903607A EP 1064466 A1 EP1064466 A1 EP 1064466A1
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EP
European Patent Office
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rivet
head
punch
transition
shaft
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EP00903607A
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English (en)
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EP1064466B1 (de
Inventor
Klaus Dehlke
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Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1064466A1 publication Critical patent/EP1064466A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/06—Solid rivets made in one piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/086—Self-piercing rivets

Definitions

  • the invention relates to a punch rivet, in particular in the form of a semi-hollow rivet, with a rivet head and with a rivet shaft adjoining this.
  • Such a punch rivet is used in connection technology to connect several parts to be joined.
  • the punch rivet with its rivet foot arranged at the end of the rivet shank pierces the first, overhead joining part.
  • the hollow rivet shaft expands and spreads. The widening and spreading generally results in an undercut of the joining part material already penetrated by the punch rivet, and a positive connection is created.
  • punch riveting there is no need to prepunch.
  • the joining process is therefore very flexible and, above all, quick. Not least because of this, punch rivets are increasingly used in the automotive sector to connect body panels.
  • the quality of the rivet connection is decisively influenced by the geometry of the rivet in the initial state. Even slight changes in geometry, for example in the range of 1 / 10mm in the rivet base area, lead to clearly measurable changes in the properties of the finished rivet connection.
  • WO85 / 05414 describes a conventional punch rivet in which, in one of the exemplary embodiments shown, the rivet shaft merges into the underside of the rivet head to form a right angle.
  • the transition between the outer diameter of the rivet shaft and that of the rivet head is formed obliquely. Seen on average, the transition is trapezoidal.
  • a strong kink is formed between the rivet shaft and the rivet head. At this kink, high stress peaks sometimes occur during the joining process, which adversely affect the quality of the finished riveted joint. There is also the risk that a cavity is enclosed between the rivet head and the joining parts, so that the connection is susceptible to corrosion.
  • DE43 33 052 A1 describes a punch rivet in which the rivet shaft merges into the rivet head in a rounded manner, the rounding forming a radius under the head. This configuration is intended to avoid voltage peaks during the joining process.
  • the rivet known from DE 43 33 052 A1 is only suitable to a limited extent for joining such thin sheets, since, due to the radius of the underhead, there is a comparatively large accumulation of material in the transition area between the rivet shank and the rivet head. This accumulation of material makes it difficult to expand the rivet shank, especially with short shank lengths.
  • the invention has for its object to provide a punch rivet that is particularly suitable for connecting thin parts to be joined.
  • the object is achieved according to the invention by a punch rivet with a rivet head and a rivet shaft adjoining this, the transition from the outer diameter of the rivet shaft to the outer diameter of the rivet head taking place in a number of discrete sections.
  • this design has the advantage that the arrangement of a plurality of sections means that the kinks occurring between the sections are relatively small, so that little or no chip removal occurs during the joining process. peaks occur, and that the formation of cavities between the rivet head and the parts to be joined is avoided.
  • the arrangement of several discrete sections makes it possible to keep the material accumulation on the underside of the rivet head, that is to say in the region of the transition from the rivet shaft to the rivet head, low. The consequence of this is that the rivet shaft has the longest possible parallel rivet shaft without a bulge-like thickening. This ensures easy expansion of the rivet shank.
  • the proposed rivet geometry thus combines the advantage of avoiding stress peaks with the advantage of suitability for thin sheets.
  • the design of the transition with several discrete sections has the significant advantage compared to the known design with the underhead radius that the ratio between head diameter and shaft diameter can be varied, in particular increased, almost without any problems, without an excessive accumulation of material on the underside of the rivet head occurs.
  • a longer parallel rivet shank can therefore be achieved with the new underhead geometry.
  • the new underhead geometry with discrete sections also ensures a sufficiently large undercut and thus a high strength of the punch rivet connection. This high strength is achieved with relatively low press-in forces.
  • the rivet shaft - seen in section - merges polygonally into the rivet head.
  • the individual discrete sections are thus formed by successive oblique sections.
  • the individual sections are trapezoidal, the trapezoidal sides of two successive sections having different gradients. By lining up inclined sections, the formation of stress peaks during the joining process is largely avoided.
  • the outer diameter of the individual sections increases steadily towards the rivet head.
  • the individual sections advantageously form a convex, and in particular a continuously convex transition into the rivet head in order to avoid steps.
  • a preferred embodiment provides that the transition from the rivet shaft to the rivet head begins in the area of the end of the hollow cylinder facing the rivet head. The transition from the rivet shank to the rivet head is therefore essentially completely integrated into the rivet head.
  • FIG. 1 shows a conventional rivet in which the rivet shank transitions obliquely into the rivet head, , in which the transition between the rivet shank and the rivet head takes place in several discrete sections.
  • a punch rivet 2A designed as a semi-hollow rivet has a rivet head 4 with an outer diameter D1 and a rivet shaft 6 adjoining the rivet head 4 with an outer diameter D2.
  • the rivet head 4 is formed obliquely on its underside towards the rivet shaft 6. This bevel forms the transition 8 between the outer diameter D2 of the rivet shaft 6 and the outer diameter D1 of the rivet head 4.
  • a kink 10A which leads to stress peaks during the joining process.
  • the rivet shaft 6 is of hollow cylindrical design with an internal cavity 12 and parallel side walls 14. At the end of the rivet shaft 6 facing away from the rivet head 4 is the rivet foot 16, which is designed as a cutting part with a point.
  • the punch rivet 2A according to FIG. 1 has a total height H, which is composed of the combined height H1 of the rivet head 4 and the transition 8 and the height H2 of the parallel side walls 14.
  • a punch rivet 2B according to FIG. 2 has an underhead radius R forming the transition 8.
  • the outer dimensions, namely the outer diameters D1 and D2 and the overall height H are identical to the punch rivet 2A according to FIG. 1.
  • the combined height H1 from the rivet head 4 and transition 8 has increased significantly in comparison to the punch rivet 2A according to FIG. 1. Since the total height H is the same, the increase occurs at the expense of the height H2.
  • the parallel area of the side walls 14 is therefore small.
  • the punch rivet 2B is therefore solidly formed with a material accumulation in the underhead area. This makes it difficult to bend apart the rivet shank 6 during the joining process and, under certain circumstances, to position and fix the punch rivet 28 during processing.
  • the widening of the rivet shank 6 is, however, an essential prerequisite for a punch rivet 2C with two joining parts 18A, 18B to be connected to form a non-positive connection in the form of a positive fit, as can be seen from FIG. 3.
  • the punch rivet 2C first pierces the upper joining part 18A and then cuts into the below joining part 18B without piercing it.
  • the rivet shank 6 is expanded and forms an undercut with an undercut width X.
  • the joining parts 18A and 18B are plastically deformed, the lower joining part 18B being plastically formed.
  • the material punched out of the upper joining part 18A, the so-called punching slug 20, is captively enclosed in the interior of the rivet shaft 6.
  • the cavity 12 is filled with the joining material.
  • the punch rivet 2C preferably forms a flat surface with the surface of the upper joining part 18A.
  • the joining or riveting process takes place with the aid of a riveting tool, which comprises a die and a punch.
  • the die is usually designed as a mandrel which is adapted to the cavity 12 and is held against the lower joining part 18B, while the punch rivet 2C is driven into the joining parts 18A, 18B by means of the punch.
  • FIG. 4 A punch rivet 2D that is particularly suitable for joining very thin-walled metal sheets is shown in FIG. 4.
  • This punch rivet 2D has several — in the exemplary embodiment two — discrete sections 22, which form the transition 8 between the rivet shaft 6 and the rivet head 4.
  • the outer diameter D2 of the rivet shaft 6 merges polygonally into the outer diameter D1 of the rivet head 4.
  • the individual polygon sections 24 form bevels that line up with one another.
  • these are significantly less pronounced than the kink 10A according to FIG. 1, so that voltage peaks in the lower head area are avoided during the joining process.
  • the outer diameter D3 of the transition 8 increases continuously and steadily to the outer diameter D1 of the rivet head 4.
  • the transition 8 formed by the discrete sections 22 is thereby essentially convexly curved.
  • the underhead geometry according to FIG. 2 with the underhead radius R is shown in dashed lines, the overlapping area of the two embodiments being hatched. It can be seen that the punch rivet 2D according to FIG. 4 has a significantly lower material accumulation in the lower head area. In addition, the transition 8 is almost completely integrated in the rivet head 4, the rivet head 4 being defined here in such a way that it connects to the cavity 12. It is thereby achieved that the height H2, within which the side walls 14 run parallel, is comparatively large. Due to the lower accumulation of material in the lower head area, significantly lower press-in forces are required for the punch rivet 2D according to FIG. 4 than for the conventional punch rivet 2B according to FIG. 2.
  • the polygonal underhead geometry allows a very high flexibility in the choice of the ratio between the outer diameters D1 and D2. While in the configuration with the underhead radius R an increase in the ratio D1 / D2 results in an increase in the radius R and thus an increase in the material accumulation in the area of the head, this additional material accumulation in the polygonal geometry of the head is significantly lower, especially in the critical area of the shaft end.
  • the design options for a polygonal design are significantly greater than for a one with an under-head radius R.
  • the new design of the under-head geometry ensures that no impermissibly high stress peaks occur when joining.
  • the polygonal under-head geometry can also be easily implemented in terms of production technology.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Um bei einem Stanzniet (2D) eine Materialanhäufung im Bereich des Übergangs (8) zwischen Nietschaft (6) und Nietkopf (4) gering zu halten, und um gleichzeitig das Auftreten von Spannungsspitzen beim Fügevorgang weitgehend auszuschliessen, erfolgt der Übergang (8) vom Aussendruchmesser (D2) des Nietschafts (6) in den des Nietkopfs (4) in einer Anzahl von diskreten Abschnitten (22). Dadurch ist insbesondere eine polygonartige Unterkopfgeometrie gebildet. Ein derartiges Stanzniet (2D) eignet sich insbesondere zum Fügen von sehr dünnwandigen Blechen (18A, 18B) aus höherfesten Stählen.

Description

Beschreibung Stanzniet
Die Erfindung betrifft ein Stanzniet, insbesondere in Form eines Halbhohlniets, mit einem Nietkopf und mit einem sich an diesen anschließenden Nietschaft.
Ein solches Stanzniet wird in der Verbindungstechnik zum Verbinden mehrerer Fügeteile verwendet. Beim Stanzniet- oder Fügevorgang durchstößt das Stanzniet mit seinem am Ende des Nietschafts angeordneten Nietfuß das erste, obenliegende Fügeteil. Beim Eindringen des Niets in das zweite, untenliegende Fügeteil weitet und spreizt sich der hohl ausgeführte Nietschaft auf. Durch die Weitung und Spreizung wird in der Regel ein Hinterschnitt des von dem Stanzniet bereits durchdrungenen Fügeteil-Materials bewirkt und es entsteht eine formschlüssige Verbindung. Beim Stanznieten entfällt also die Notwendigkeit des Vorlochens. Der Fügeprozess ist daher sehr flexibel und vor al- len Dingen schnell. Stanznieten werden nicht zuletzt deshalb vermehrt im Automobilsektor eingesetzt, um Karosseriebleche miteinander zu verbinden.
Die Qualität der Nietverbindung wird entscheidend von der Geometrie des Niets im Ausgangszustand beeinflußt. Bereits geringfügige Geometrieänderungen, beispielswei- se im Bereich von 1/10mm im Nietfußbereich, führen zu deutlich meßbaren Eigen- schaftsänderungen der fertigen Nietverbindung.
In der WO85/05414 ist ein herkömmliches Stanzniet beschrieben, bei dem in einer der dargestellten Ausführungsbeispiele der Nietschaft unter Bildung eines rechten Winkels in die Unterseite des Nietkopfs übergeht. In einer weiteren dargestellten Ausführungsform ist der Übergang zwischen dem Außendurchmesser des Nietschafts und dem des Nietkopfs schräg ausgebildet. Im Schnitt gesehen ist der Übergang also trapezförmig. Gemeinsam ist beiden Ausführungsformen, dass zwischen dem Nietschaft und dem Nietkopf ein starker Knick gebildet ist. An dieser Knickstelle treten beim Fügevorgang mitunter hohe Spannungsspitzen auf, die die Qualität der fertigen Nietverbindung nachteilig beeinflussen. Zudem besteht die Gefahr, dass im Bereich des Knicks zischen dem Nietkopf und den Fügeteilen ein Hohlraum eingeschlossen wird, so dass die Verbindung anfällig für Korrosion ist. In der DE43 33 052 A1 ist ein Stanzniet beschrieben, bei dem der Nietschaft gerundet in den Nietkopf übergeht, wobei die Rundung einen Unterkopfradius bildet. Durch diese Ausgestaltung sollen Spannungsspitzen beim Fügevorgang vermieden werden.
Im Automobilbau geht nicht zuletzt aus Gründen der Kraftstoffersparnis der Trend vermehrt zur Leichtbauweise. In jüngster Zeit wurden zu diesem Zweck sogenannte höherfeste Stahlbleche entwickelt, die verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Dadurch ist die Verwendung von dünneren Blechen möglich, so dass das einge- setzte Material und damit das Gewicht reduziert werden. Typischerweise liegen die Blechstärken solcher höherfesten Stahlbleche bei etwa 1 mm. Diese extrem dünnen Bleche werfen das Problem auf, dass der Nietschaft nur sehr kurz ausgeführt werden kann, und dass das Auseinanderspreizen des Nietschafts innerhalb einer relativ kurzen Wegstrecke erfolgen muss. Da die Hebelwirkung für das Aufspreizen des Schafts auf- grund der geringen Schaftlänge klein ist, sollte der Schaft leicht aufspreizbar sein, um einen ausreichenden Hinterschnitt zu erhalten. Das aus der DE 43 33 052 A1 bekannte Niet ist zur Verbindung solcher dünnen Bleche nur bedingt geeignet, da wegen des Unterkopfradius im Übergangsbereich zwischen Nietschaft und Nietkopf eine vergleichsweise große Materialanhäufung vorliegt. Diese Materialanhäufung erschwert die Aufspreizung des Nietschafts, insbesondere bei kurzen Schaftlängen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stanzniet anzugeben, das insbesondere auch zum Verbinden von dünnen Fügeteilen geeignet ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Stanzniet mit einem Nietkopf und einem sich an diesen anschließenden Nietschaft, wobei der Übergang vom Außendurchmesser des Nietschafts in den Außendurchmesser des Nietkopfs in einer Anzahl von diskreten Abschnitten erfolgt.
Im Übergangsbereich sind also mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Außenabmessungen vorgesehen. Diese Ausbildung hat einerseits den Vorteil, dass durch die Anordnung von mehreren Abschnitten die zwischen den Abschnitten auftretenden Knickstellen relativ klein sind, so dass beim Fügevorgang keine oder nur geringe Span- nungsspitzen auftreten, und dass das Ausbilden von Hohlräumen zwischen dem Nietkopf und den zu fügenden Fügeteilen vermieden ist. Gleichzeitig besteht durch die Anordnung mehrerer diskreter Abschnitte die Möglichkeit, die Materialanhäufung an der Unterseite des Nietkopfs, also im Bereich des Übergangs vom Nietschaft zum Nietkopf, gering zu halten. Dies hat zur Folge, dass der Nietschaft einen möglichst langen parallel verlaufende Nietschaft ohne wulstartige Verdickung aufweist. Damit ist ein leichtes Aufspreizen des Nietschafts gewährleistet. Die vorgeschlagene Nietgeometrie verbindet also den Vorteil der Vermeidung von Spannungsspitzen mit dem Vorteil der Eignung für dünne Bleche.
Die Ausbildung des Übergangs mit mehreren diskreten Abschnitten hat im Vergleich zu der bekannten Ausführung mit dem Unterkopfradius den wesentlichen Vorteil, dass das Verhältnis zwischen Kopfdurchmesser und Schaftdurchmesser nahezu problemlos variiert, insbesondere erhöht, werden kann, ohne dass eine zu große Materialanhäufung an der Unterseite des Nietkopfs auftritt. Durch die neue Unterkopfgeometrie lässt sich also ein längerer paralleler Nietschaft erzielen. Die neue Unterkopfgeometrie mit diskreten Abschnitten gewährleistet zudem einen ausreichend großen Hinterschnitt und damit eine hohe Festigkeit der Stanznietverbindung. Diese hohe Festigkeit wird bereits bei relativ geringen Einpresskräften erreicht.
In einer bevorzugten Ausführung geht der Nietschaft - im Schnitt gesehen - polygonal in den Nietkopf über. Die einzelnen diskreten Abschnitte sind also durch aufeinanderfolgende schräge Abschnitte gebildet. Die einzelnen Abschnitte sind trapezförmig ausgebildet, wobei die Trapezseiten zweier aufeinanderfolgender Abschnitte unterschiedli- ehe Steigungen aufweisen. Durch die Aneinanderreihung von schrägen Abschnitten wird die Ausbildung von Spannungsspitzen beim Fügevorgang weitgehend vermieden.
Zur Vermeidung der Spannungsspitzen ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass der Außendurchmesser der einzelnen Abschnitte zum Nietkopf hin stetig zunimmt.
Vorteilhafterweise bilden die einzelnen Abschnitte einen konvexen, und zwar insbesondere einen durchgängig konvexen Übergang in den Nietkopf, um Stufen zu vermeiden. Für einen möglichst langen parallelen Bereich des hohizylindrisch ausgebildeten Nietschafts ist in einer bevorzugten Ausbildung vorgesehen, dass der Übergang vom Nietschaft zum Nietkopf im Bereich des dem Nietkopf zugewandten Endes des Hohlzylin- ders beginnt. Der Übergang vom Nietschaft in den Nietkopf ist daher im Wesentlichen komplett in den Nietkopf integriert.
Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Schnitt-Darstellungen:
Fig. 1 ein herkömmliches Niet, bei dem der Nietschaft schräg in den Nietkopf übergeht, Fig. 2 ein herkömmliches Niet, bei dem der Nietschaft gerundet unter Ausbildung eines Unterkopfradius in den Nietkopf übergeht, Fig. 3 eine fertige Nietverbindung und Fig. 4 ein Stanzniet, bei dem der Übergang zwischen Nietschaft und Nietkopf in mehreren diskreten Abschnitten erfolgt.
Gemäß Fig. 1 weist ein als Halbhohlniet ausgeführte Stanzniet 2A einen Nietkopf 4 mit einem Außendurchmesser D1 sowie einen sich an den Nietkopf 4 anschließenden Nietschaft 6 mit einem Außendurchmesser D2 auf. Der Nietkopf 4 ist an seiner Unterseite zum Nietschaft 6 hin schräg ausgebildet. Diese Schräge bildet den Übergang 8 zwischen dem Außendurchmesser D2 des Nietschafts 6 und dem Außendurchmesser D1 des Nietkopfs 4. Zwischen dem Nietschaft 6 und dem Übergang 8 befindet sich eine Knickstelle 10A, die beim Fügevorgang zu Spannungsspitzen führt.
Der Nietschaft 6 ist hohizylindrisch mit einem innenliegenden Hohlraum 12 und parallel verlaufenden Seitenwänden 14 ausgebildet. Am dem Nietkopf 4 abgewandten Ende des Nietschafts 6 befindet sich der Nietfuß 16, der als Schneidteil mit Anspitzung ausgebildet ist. Das Stanzniet 2A gemäß Fig. 1 weist eine Gesamthöhe H auf, die sich zu- sammensetzt aus der kombinierten Höhe H1 des Nietkopfs 4 und des Übergangs 8 sowie der Höhe H2 der parallel verlaufenden Seitenwände 14. lm Unterschied zum Stanzniet 2A gemäß Fig. 1 weist ein Stanzniet 2B nach Fig. 2 einen den Übergang 8 bildenden Unterkopfradius R auf. Die Außenabmessungen, nämlich die Außendurchmesser D1 und D2 sowie die Gesamthöhe H sind identisch zum Stanzniet 2A gemäß Fig. 1. Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, dass sich der Übergang 8 aufgrund des Unterkopfradius R bis in den Bereich des Nietschafts 6 erstreckt. Die kombinierte Höhe H1 aus Nietkopf 4 und Übergang 8 hat im Vergleich zum Stanzniet 2A gemäß Fig. 1 deutlich zugenommen. Da die Gesamthöhe H gleich ist, erfolgt die Zunahme auf Kosten der Höhe H2. Der parallele Bereich der Seitenwände 14 ist daher gering. Infolge der Ausbildung mit Unterkopfradius R ist das Stanzniet 2B im Unter- kopfbereich daher massiv mit einer Materialanhäufung ausgebildet. Dies erschwert ein Auseinanderbiegen des Nietschafts 6 beim Fügevorgang und unter Umständen das Positionieren und Fixieren des Stanzniets 28 beim Verarbeiten.
Das Aufweiten des Nietschafts 6 ist jedoch eine wesentliche Voraussetzung, damit ein Stanzniet 2C mit zwei zu verbindenden Fügeteilen 18A,18B eine kraftschlüssige Verbindung in Form eines Formschlusses ausbildet, wie dies aus der Fig. 3 zu entnehmen ist. Beim Fügevorgang der beiden Fügeteile 18A.18B durchstößt das Stanzniet 2C zunächst das obere Fügeteil 18A und schneidet anschließend in das unter Fügeteil 18B ein, ohne dieses zu durchstoßen. Dabei wird der Nietschaft 6 aufgeweitet und bildet einen Hinterschnitt mit einer Hinterschnittweite X. Beim Fügevorgang werden die Fügeteile 18A und 18B jeweils plastisch verformt, wobei das untere Fügeteil 18B plastisch ausgeformt ist. Das aus dem oberen Fügeteil 18A ausgestanzte Material, der sogenannte Stanzbutzen 20, ist im Inneren des Nietschafts 6 unverlierbar eingeschlossen. Der Hohlraum 12 ist mit dem Fügematerial angefüllt. Das Stanzniet 2C bildet mit der Oberfläche des oberen Fügeteils 18A vorzugsweise eine plane Oberfläche. Der Fügeoder Nietvorgang erfolgt mit Hilfe eines Nietwerkzeugs, welches eine Matrize und einen Stempel umfasst. Die Matrize ist in der Regel als ein dem Hohlraum 12 angepasster Dorn ausgebildet und wird am unteren Fügeteil 18B gegengehalten, während das Stanzniet 2C mit Hilfe des Stempels in die Fügeteile 18A,18B getrieben wird.
Im Zuge des Trends zum Leichtbau im Automobilsektor werden zunehmend sogenannte höherfeste Stähle für die Karosseriebleche verwendet, wodurch diese im Ver- gleich zu herkömmlichen Blechen dünner ausgeführt werden können. Dies erfordert, dass die Nieten ebenfalls entsprechend kürzer ausgeführt werden.
Ein insbesondere für das Fügen von sehr dünnwandigen Blechen geeignetes Stanzniet 2D ist in Fig. 4 dargestellt. Dieses Stanzniet 2D weist mehrere - im Ausführungsbeispiel zwei - diskrete Abschnitte 22 auf, die den Übergang 8 zwischen Nietschaft 6 und Nietkopf 4 bilden. Im dargestellten Schnitt geht der Außendurchmesser D2 des Nietschafts 6 polygonal in den Außendurchmesser D1 des Nietkopfs 4 über. Die einzelnen Polygonabschnitte 24 bilden Schrägen, die sich aneinander reihen. Zwischen den ein- zelnen Polygonabschnitten 24 und zwischen dem zum Nietschaft 6 nächsten Polygonabschnitt 24 und dem Nietschaft 6 sind jeweils Knickstellen 10D vorhanden. Diese sind jedoch deutlich weniger ausgeprägt als die Knickstelle 10A gemäß Fig. 1 , so dass Spannungsspitzen im Unterkopf bereich beim Fügevorgang vermieden sind.
Bei der dargestellten polygonartigen Ausbildung nimmt der Außendurchmesser D3 des Übergangs 8 kontinuierlich und stetig zum Außendurchmesser D1 des Nietkopfes 4 zu. Durch die schräge Ausbildung der einzelnen Polygonabschnitte 24 gilt dies gleichermaßen für jeden der einzelnen diskreten Abschnitte 22. Der von den diskreten Abschnitten 22 gebildete Übergang 8 ist dadurch im Wesentlichen durchgängig konvex gekrümmt.
Die Unterkopfgeometrie gemäß Fig. 2 mit dem Unterkopfradius R ist gestrichelt dargestellt, wobei der Überschneidungsbereich der beiden Ausführungsformen schraffiert dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass das Stanzniet 2D gemäß der Fig. 4 im Unter- kopfbereich eine deutlich geringere Materialanhäufung aufweist. Zudem ist der Übergang 8 nahezu vollständig im Nietkopf 4 integriert, wobei der Nietkopf 4 hier derart definiert ist, dass er sich an den Hohlraum 12 anschließt. Dadurch ist erreicht, dass die Höhe H2, innerhalb der die Seitenwände 14 parallel verlaufen, vergleichsweise groß ist. Aufgrund der geringeren Materialanhäufung im Unterkopf bereich sind beim Stanzniet 2D gemäß Fig. 4 deutlich geringere Einpresskräfte notwendig als beim herkömmlichen Stanzniet 2B gemäß Fig. 2. Weiterhin ist ein größeres Aufspreizen ermöglicht, so dass sich größere Hinterschnitte erzielen lassen, was sich günstig auf die Festigkeit der zusammengefügten Fügeteile 18A.18B auswirkt. Aufgrund der polygonalen Unterkopf- geometrie ist das vom Stanzniet 2D verdrängte Volumen vergleichsweise gering, so dass das sogenannte Matrizenvolumen, also vergleichsweise klein ausgeführt sein kann. Dadurch ist die Beanspruchung beim Umformen des unteren Fügeteils 18B geringer und die Gefahr eines Reißen des unteren Fügeteils 18B ist reduziert.
Die polygonale Unterkopfgeometrie erlaubt eine sehr hohe Flexibilität bei der Wahl des Verhältnisses zwischen den Außendurchmessern D1 und D2. Während bei der Ausgestaltung mit dem Unterkopfradius R eine Zunahme des Verhältnisses D1/D2 eine Zunahme des Radius R und damit eine Zunahme der Materialanhäufung im Unterkopfbereich zur Folge hat, ist diese zusätzliche Materialanhäufung bei der polygonalen Unterkopfgeometrie insbesondere im kritischen Bereich des Schaftendes deutlich geringer. Bei einer polygonalen Ausführung sind die Gestaltungsmöglichkeiten deutlich größer als bei einer mit Unterkopfradius R. Gleichzeitig ist mit der neuartigen Ausgestaltung der Unterkopfgeometrie gewährleistet, dass beim Fügen keine unzulässig hohen Spannungsspitzen auftreten. Auch lässt sich die polygonale Unterkopfgeometrie herstellungstechnisch einfach verwirklichen.
Bezugszeichenliste
Stanzniet Nietkopf
6 Nietschaft
8 Übergang
10 Knickstelle
12 Hohlraum
14 Seitenwand
16 Nietfuß
18A oberes Fügeteil
18B unteres Fügeteil
20 Stanzbutzen
22 diskrete Abschnitte
24 Polygonabschnitt
D1 Außendurchmesser des Nietkopfs
D2 Außendurchmesser des Nietschafts
D3 Außendurchmesser des Übergangs
H Gesamthöhe
H1 kombinierte Höhe von Nietkopf und Übergang
H2 Höhe des parallelen Bereichs der Seitenwände
X Hinterschnittweite

Claims

Ansprüche
1. Stanzniet (2) mit einem Nietkopf (4) und einem sich an diesen anschließenden Nietschaft (6), s dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (8) vom Außendurchmesser (D2) des Nietschafts (6) in den Außendurchmesser (D1 ) des Nietkopfs (4) in einer Anzahl von diskreten Abschnitten (22) erfolgt.
0 2. Stanzniet (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nietschaft (6) polygonal in den Nietkopf (4) übergeht.
3. Stanzniet (2) nach Anspruch 1 oder 2, 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D3) der einzelnen Abschnitte (22) zum Nietkopf (4) hin stetig zunimmt.
4. Stanzniet (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 0 dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (8) insbesondere durchgängig konvex verläuft.
5. Stanzniet (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 5 dass der Nietschaft (6) als Hohizylinder mit einem Hohlraum (12) ausgebildet ist, und dass der Übergang (8) vom Nietschaft (6) zum Nietkopf (4) im Bereich des dem Nietkopf (4) zugewandten Endes des Hohlraums (12) beginnt.
EP00903607A 1999-01-26 2000-01-22 Stanzniet Expired - Lifetime EP1064466B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19903059 1999-01-26
DE19903059 1999-01-26
PCT/EP2000/000465 WO2000045056A1 (de) 1999-01-26 2000-01-22 Stanzniet

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Publication Number Publication Date
EP1064466A1 true EP1064466A1 (de) 2001-01-03
EP1064466B1 EP1064466B1 (de) 2002-03-20

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EP00903607A Expired - Lifetime EP1064466B1 (de) 1999-01-26 2000-01-22 Stanzniet

Country Status (4)

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EP (1) EP1064466B1 (de)
AU (1) AU2543000A (de)
DE (2) DE50000124D1 (de)
WO (1) WO2000045056A1 (de)

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